Question

鐵與鋁可形成一系列組成Fe_mAl_n（m、n為正整數(shù)）的合金，試回答下列問題：
（1）甲同學(xué)取3.9g某鐵鋁合金式樣X與20mLcmol?L^-1NaOH溶液（足量）反應(yīng)，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣672mL．
①合金X的組成為

 

；X與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②c[NaOH（aq）]≥

 

mol?L^-1．
（2）乙同學(xué)探究另一種鐵鋁合金式樣Y．取不同質(zhì)量的Y粉末投入濃度相同、體積均為100mL的鹽酸中，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的氫氣的如下表：

	①	②	③
鹽酸體積/mL	100	100	100
試樣Y/g	2.22	4.44	6.66
標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積	1.344	2.24	2.24

試回答下列問題：
①鐵鋁合金Y的化學(xué)式為

 

．
②鹽酸的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）①鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，則氫氣是鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成的，根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出鋁的物質(zhì)的量及質(zhì)量，然后得出鐵的質(zhì)量；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
②根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出至少需要?dú)溲趸c的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算；
（2）實(shí)驗(yàn)①與②相比，②中合金質(zhì)量增大后生成氫氣的體積增大，說明①中鹽酸有剩余、金屬完全反應(yīng)；②③相比，③中合金質(zhì)量增加，生成氫氣體積不變，說明②③中鹽酸完全反應(yīng)，
①根據(jù)①中數(shù)據(jù)計(jì)算出合金中鋁、鐵的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出合金的化學(xué)式；
②根據(jù)②或③計(jì)算出氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)氫元素守恒計(jì)算出氯化氫的物質(zhì)的量，最后根據(jù)=

n

V

計(jì)算出該鹽酸的濃度．

解答： 解：（1）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下672mL氫氣的物質(zhì)的量為：n（H₂）=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
2                       3
n（Al）                0.3mol
合金中鋁的物質(zhì)的量為：n（Al）=

2

3

n（H₂）=0.03mol×

2

3

=0.02mol，
鋁的質(zhì)量為：27g/mol×0.02mol=0.54g，
鐵的質(zhì)量為：3.9g-0.54g=3.36g，
合金中只有鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：0.54gAl、3.36g鐵；2Al+2OH^-+2H₂O═AlO₂^-+3H₂↑；
②根據(jù)反應(yīng)2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，完全溶解0.02mol鋁最少消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.02mol，
則氫氧化鈉溶液濃度最少為：

0.02mol

0.02L

=1mol/L，即：c≥1，
故答案為：1；
（2）實(shí)驗(yàn)①與②相比，②中合金質(zhì)量增大后生成氫氣的體積增大，說明①中鹽酸有剩余、金屬完全反應(yīng)；②③相比，③中合金質(zhì)量增加，生成氫氣體積不變，說明②③中鹽酸完全反應(yīng)，
①根據(jù)分析可知，①中合金完全反應(yīng)，設(shè)2.22g合金中含有鐵xmol、鋁ymol，標(biāo)況下1.344L氫氣的物質(zhì)的量為：

1.344L

22.4L/mol

=0.06mol，
則：56x+27y=2.22、x+1.5y=0.06mol，聯(lián)立解得：x=0.03mol、y=0.02mol，則m：n=0.03mol：0.02mol=3：2，合金的化學(xué)式為：Fe₃Al₂，
故答案為：Fe₃Al₂；
②根據(jù)分析可知，②、③中鹽酸完全反應(yīng)，生成的標(biāo)況下2.24L氫氣的物質(zhì)的量為：

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)氫元素守恒可得，HCl的物質(zhì)的量為：0.1mol×2=0.2mol，該鹽酸的濃度為：

0.2mol

0.1L

=2mol/L，
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度較大，明確發(fā)生反應(yīng)的原理為解答關(guān)鍵，試題計(jì)算量較大、知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力，（2）為難點(diǎn)，需要正確判斷合金與鹽酸的過量情況．